Устройство для съема сигнала с позиционно-чувствительного фотодиода Советский патент 1974 года по МПК H03K5/01 

1

Изобретение относится к области автоматики и может найти применение в оптических следящих системах, в частности в фотоэлектрических датчиках перемещения и датчиках угла.

Известны устройства для съема сигнала с фотодиода, чувствительного к смещению светового пятна. Недостатком этих устройств является низкое быстродействие, вызванное перезарядом зарядной емкости из-за наличия емкости р-п перехода фотодиодов. Это ограничивает несущую частоту следящей системы частотой 1-3 кГц в зависимости от типа позициснно-чувствительного фотодиода, нриводит к снижению динамической точности еледящей системы. Кроме того, известные устройства имеют сложный формирователь сигнала рассогласования.

Целью изобретения является повышение динамической точности следящей системы, а также упрощение формирователя выходного сигнала рассогласования. Для этого электроды фотодиода включены последовательно с зарядными емкостями, нараллельно которым подключены разрядные ключи, управляемые от двухфазного генератора коротких импульсов, а нагрузка включена последовательно с источником постоянного нанряжения.

На чертеже показана схема предлагаемого устройства.

2

Устройство содержит источник 1 постоянного напряжения, подключенный через высокоомную нагрузку 2 к общему выводу нозиционно-чувствительного фотодиода 3. К двум другим выводам познционно-чувствнтельпого фотодиода подключены зарядные емкости 4 и 5, параллельно которым включены разрядные ключи 6 и 7, управляемые от двухфазного импульсного генератора 8. Нагрузка 2 соединена с фильтром 9.

Источник 1 постоянного напряжения через нагрузку 2 создаст на р-п переходе фотоднода 3 занирающий потенциал, обеспечивающий фотоднодный режим работы фотодиода. Емкости 4 н Б в течение интервала времени TO заряжаются фототоком через левую и правую половины фотодиода соответственно. В конце интервала времени Го нроисходит разряд емкостей через ключи 6 и 7, гсоторые постоянно находятся в закрытом состоянии н открываются с нериодом Го на короткие нромежуткн времени т«Го импульсамн от генератора 8 продолжительности, обеспечивающей полный разряд емкостей. Ключ 7 открывается через интервал времени Го/2 носле сткрывання ключа 6.

В качестве разрядного ключа могут быть использованы различные устройства, обладающие релейной вольт-амперной характеристикой, переключающиеся под ;,,ействкем входных управляющих сигналов и ид еющие достаточное быстродействие, например транзисторы в прямом НЛП инверсном включении, полевые транзисторы, интегральные переключатели и тому подобные устройства. Разрядные ключи 6 и 7 управляются двумя последовательностями коротких импульсов, поступающих от двухфазного генератора 8 и следующих с периодом Го. Двухфазный импульсный генератор, помимо коротких нмпульсов, управляющих ключами, вырабатывает синусоидальное напрян ение частоты FO - , являющееся опорным напряжением следящей системы. Зарядные токи емкостей 4 и 5, проходя через общую нагрузку 2, линейно складываются. Так как зарядные токи емкостей сдвинуты относительно друг друга на половину периода, нх нечетные гармонические составляющие складываются на нагрузке в протнвофазе, так что при равенстве зарядных токов емкостей, что соответствует согласованию центра светового пятна с «нулем фотодиода 3, в сигнале, выделяющемся на нагрузке, отсутствуют нечетные гармоники. При рассогласовании центра светового пятна относительно «нуля фотодиода баланс токов нарушается, что приводит к появлению нечетных гармонических составляющих, в частностк сигнала первой гармоники, на нагрузке. Сигнал с нагрузки поступает на вход фильтра 9, который выделяет первую гармонику, являющуюся сигналом рассогласования следящей системы. Амплитуда сигнала рассогласования пропорциональна смещению светового пятна относительно «нуля фотодиода 3, а его фаза относительно опорного напряжения, вырабатываемого двухфазным импульсным генератором 8, определяет нанравление рассогласования. При согласовании центра светового пятна с «нулем фотодиода сигнал на выходе фильтра отсутствует. Предмет изобретения Устройство для съема сигнала с позиционно-чувствительного фотодиода, содержащее позицнонно-чувствительный фотодиод, источник постоянного напряжения, зарядные емкости, разрядные ключи, генератор импульсов, соединенный с разрядными ключами, нагрузку и фильтр,отличающееся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия устройства, разрядные ключи подсоединены параллельно зарядным емкостям, а нагрузка включена последовательно с источником постоянного напряжения и соединена с входом фильтра.

.J °Т 1зассогласо6ания

Onofff os HanpfifSieHue